Những rào cản đối với quá trình tinh chế của cát thạch anh có độ tinh khiết cao là gì?
Việc điều chế thạch anh có độ tinh khiết cao chủ yếu thông qua tổng hợp hóa học, xử lý tinh thể tự nhiên và tinh chế sâu các khoáng chất thạch anh. Tuy nhiên, do việc điều chế tổng hợp hóa học và chế biến tinh thể tự nhiên bị hạn chế bởi nguyên liệu, giá thành, sản lượng,… nên khó có thể ứng dụng công nghiệp trên quy mô lớn. Vì vậy, việc điều chế thạch anh có độ tinh khiết cao thông qua chế biến khoáng sản là trọng tâm của nghiên cứu và ứng dụng trong quá khứ và hiện nay.
Quá trình tinh chế thạch anh có độ tinh khiết cao đầu tiên nghiền thạch anh mạch hoặc quartzit đến kích thước hạt cần thiết và loại bỏ một số tạp chất, sau đó tách hoặc hòa tan các tạp chất bằng các phương pháp vật lý và hóa học. Toàn bộ quá trình tinh chế có thể được tóm tắt đơn giản là ba quá trình: tiền xử lý, xử lý vật lý và xử lý hóa học, và đặc biệt áp dụng các phương pháp thụ hưởng khác nhau như nghiền, nghiền, sàng lọc, tách từ tính, ngâm chua và rang bằng clo. Quy trình tinh chế thạch anh tương ứng được thiết kế theo thành phần và cấp của quặng gốc: quặng thạch anh có hàm lượng natri cao cần được nung ở nhiệt độ cao, và các khoáng chất cacbonat có hàm lượng canxi và magie cao cần được xử lý sơ bộ bằng axit clohydric.
Cụ thể, ba bước chính của quá trình tinh chế cát thạch anh có độ tinh khiết cao như sau:
(1) Liên kết tiền xử lý. Mục đích của giai đoạn tiền xử lý là sàng lọc sơ bộ các tạp chất hoặc nghiền nguyên liệu thạch anh thành kích thước hạt mong muốn có lợi cho việc loại bỏ tạp chất và quá trình xử lý tiếp theo. Nói chung, nghiền cơ học, nghiền điện, phân loại quang học, nghiền siêu âm, nghiền sốc nhiệt và các phương pháp chế biến khác được sử dụng.
(2) Giai đoạn xử lý vật lý. Các phương pháp thụ hưởng vật lý chủ yếu bao gồm nghiền, tách màu, tách từ, tuyển nổi và các phương pháp khác, thường được sử dụng để xử lý các tạp chất của các khoáng chất liên kết trong thạch anh.
(3) Công đoạn xử lý hóa chất. So với thụ hưởng vật lý, xử lý hóa học hiệu quả hơn trong việc loại bỏ tạp chất, và lợi thế của việc thâm nhập sâu trong các vết nứt nhỏ và ranh giới hạt có thể xử lý tốt hơn các tạp chất dạng mạng và lẫn tạp chất. Tẩy chua, rửa trôi và clo hóa nhiệt là ba quá trình xử lý hóa học chính.
Về tạp chất, tạp chất nào khó tinh chế nhất?
Có rất nhiều loại nguyên tố tạp chất trong thạch anh. Hàm lượng của mỗi nguyên tố tạp chất trong thạch anh có tác dụng khác nhau đối với quá trình thanh lọc và xử lý. Do đó, cần phải xem xét giới hạn trên của hàm lượng các nguyên tố tạp chất chính, thay vì chỉ đơn giản đặt giới hạn trên của tổng lượng. Các tinh thể thạch anh tự nhiên thường đồng sản xuất với nhiều loại khoáng chất, chẳng hạn như clorit, rutil, tourmaline, canxit, fluorit, muscovit, biotit, sphalerit, hematit, pyrit, mào tinh, cordierit, fenspat, amphibole, garnet, pyroxen, topaz, ilmenit và khoáng vật sét, v.v., những khoáng chất này là nguồn tạp chất chính trong thể rắn thạch anh.
Fe: Đối với các dạng tạp chất sắt khác nhau, các phương pháp thụ hưởng và làm sạch khác nhau như sàng lọc, phân loại, chà rửa, rửa axit hóa học, tuyển nổi, tách trọng lực, tách từ tính và rửa trôi bằng vi sinh vật có thể làm sạch hiệu quả các tạp chất sắt.
Al: Các tạp chất nhôm trong quặng thạch anh chủ yếu tồn tại ở dạng khoáng vật fenspat, mica và đất sét, có thể được loại bỏ bằng phương pháp chà và phân loại. Đối với các khoáng sản chứa nhôm ở dạng fenspat, việc tách hiệu quả khỏi thạch anh luôn là một điểm khó khăn trong ngành công nghiệp thụ hưởng, đặc biệt là tách fenspat và thạch anh. Bởi vì cả hai đều thuộc về khoáng vật silicat khung có các tính chất vật lý rất giống nhau, chúng không thể được phân tách bằng cách tách trọng lực và tách từ tính. Phương pháp hiệu quả nhất là tuyển nổi, và rửa trôi axit hỗn hợp cũng được sử dụng để làm sạch sâu.
Do đó, một số học giả đánh giá liệu thạch anh được sản xuất tự nhiên có thể được sử dụng như thạch anh có độ tinh khiết cao hay không theo hàm lượng của Al và Ti trong thạch anh. Thông thường, hàm lượng Al và Ti trong thạch anh tương đối cao, rất khó để loại bỏ chúng bằng một quá trình tinh chế đơn giản, và việc tinh chế mịn sẽ làm tăng chi phí sản xuất. Do đó, hàm lượng Al và Ti trong thạch anh là yếu tố chính hạn chế độ tinh khiết của thạch anh. Theo đó, khi hàm lượng Al và Ti trong thạch anh tương ứng nhỏ hơn 25ug / g và 10μg / g thạch anh tự nhiên, nó có thể được coi là loại thạch anh có độ tinh khiết cao.
Tóm lại, chúng tôi cho rằng quy trình công nghệ tinh chế cát thạch anh có độ tinh khiết cao không phức tạp, nhưng rất khó để xác định quặng và đạt được độ tinh khiết cuối cùng của một số tạp chất thông qua các quá trình kết hợp, đặc biệt là để loại bỏ một số nguyên tố cụ thể.